[发明专利]能够进行湿式工序的多功能金属氧化物溶液、其制造方法、以及使用它的有机太阳电池

说明书

技术领域

本发明涉及金属氧化物溶液和薄膜的制造方法，更详细而言，涉及能够进行湿式工序、能有效地隔绝空气和水分的金属氧化物溶液以及使用薄膜的有机太阳电池。

背景技术

使用了有机物的光电子元件因具有多种优点而作为新一代元件备受瞩目。特别是以活性层作为高分子使用的高分子电子元件，由于能够进行湿式工序，因而具有经济性和制作容易性，还由于能挠曲，因此作为新型电子元件备受关注。使用了高分子的电子元件如今面临的难题有元件性能低和元件寿命短，这是今后将高分子电子元件商业化所必须改善的部分。

为了改善高分子元件的性能，迄今为止进行的方法有2种。第1种是提高适用于元件的物质本身的性能的研究，第2种是通过改善元件本身的结构和制造过程来改善整体的元件的性能的方法。但是，在第1种方法的情况下，高性能的新型物质的合成本身很困难，在第2种方法的情况下，虽然进行了各种尝试，但并未得到实质的改善。最近，有人研究在现有的元件结构中导入具有新功能的物质来改善元件的性能，利用维持现有的元件制作方法并能相对简单地改善元件性能这一优点，完成了许多研究。

另一方面，在将高分子作为活性层使用的高分子电子元件中，元件寿命短的原因在于作为电子元件的活性层使用的高分子不耐水分和氧。因此，在电子元件的制造和驱动时，存在不耐水分的高分子导致元件性能急剧下降的问题。因此，为了改善元件的寿命，必须从根本上除去元件内存在的氧和水分，甚至隔绝从外部渗透的氧和水分。

迄今为止使用的元件寿命的延长方法主要是在元件的制造时隔绝氧和水分，然后使用封固工序将从外部渗透的氧和水分隔绝。但是，这存在以下问题：制造工序复杂，需要相对高昂的装备。另外，上述方法虽然能有效地隔绝从外部渗透的氧和水分，但存在难以除去内部存在的氧和水分的问题。另外，在元件的制造过程中，不可能除去渗透到内部的氧和水分，因此并不是能延长元件寿命的根本的解决方法。因此，希望开发出用较少费用即能够容易地隔绝氧和水分、除去内部存在的氧和水分从而延长元件寿命的新技术。

金属氧化物中，钛氧化物是通过光分解功能而被用于室内的除水和消毒的代表性光催化剂。光催化剂虽然具有通过吸收光来除去水分、将有机物分解的作用，但钛氧化物具有特别高的电子迁移率。该事实表示若将钛氧化物适当变形，赋予新功能，则可能应用于高分子电子元件。即，充分利用能除去氧和水分且电子传导容易这些钛氧化物的优点，改变特性使其能适用于高分子电子元件，即可改善现在已成为问题的高分子电子元件的性能和寿命。

但是，迄今为止开发得到的含有钛氧化物的光催化剂的金属氧化物具有如下缺点：在制造时会引起水解而发生凝胶化(gelation)，其大多数具有不透明的颜色，呈粉末状，难以制造膜。另外，由于要经过高温烧结(sintering)过程，因此难以适用于在高热下会改性的高分子电子元件。因此，希望开发出能够克服上述缺点、发挥钛氧化物所具有的水分除去效果和电子传导能力、并容易地进行涂布、无需另外进行热处理的新型的物质。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的发明，用于解决上述问题的本发明的第1目的在于提供维持水分除去能力、电子传导能力以及透明性、并能够进行湿式工序且无需高温热处理的金属氧化物溶液的制造方法。

本发明的第2目的在于提供通过实现上述第1目的而得到的金属氧化物溶液。

本发明的第3目的在于提供使用了通过上述第2目的获得的金属氧化物溶液而得到的有机太阳电池。

用于实现上述第1目的的本发明提供如下的金属氧化物溶液的制造方法，其包含：在金属烷氧化物中加入溶剂和添加剂，从而形成金属氧化物中间溶液的步骤；加热上述金属氧化物中间溶液以将上述金属氧化物中间溶液浓缩，从而形成凝胶状态的金属氧化物的步骤；以及在上述金属氧化物中混合分散液，从而形成金属氧化物溶液的步骤。

用于实现上述第2目的的本发明提供如下的金属氧化物溶液，其含有：在浓缩过程中蒸发的溶剂；以上述浓缩过程前的溶剂为基准、按5％～60％的体积比混合的金属烷氧化物；以上述溶剂为基准、按5％～20％的体积比混合的添加剂；和用于将通过上述浓缩过程形成的凝胶状态的金属氧化物稀释的分散液。